[发明专利]一种反射型体全息光栅波导结构

摘要

本发明公开一种反射型体全息光栅波导结构。包括平面光源(1)、平板波导(4)、入射端光栅和出射端光栅，所述入射端光栅和出射端光栅设置于平板波导(4)上，且所述入射端光栅和出射端光栅成镜像关系；所述入射端光栅包括第一反射型体全息光栅(2)、第二反射型体全息光栅(3)，而所述出射端光栅包括第三反射型体全息光栅(5)、第四反射型体全息光栅(6)，第一反射型体全息光栅(2)、第二反射型体全息光栅(3)对入射的光束发生布拉格衍射，第三反射型体全息光栅(5)、第四反射型体全息光栅(6)对出射的光束发生布拉格衍射，射进入人眼(7)。本发明能够扩大入射角范围，同时还能够减少色散、扩大视场,并保证出瞳连续，从而提高显示质量。

主权项

1.一种反射型体全息光栅波导结构，其特征在于：包括平面光源(1)、平板波导(4)、入射端光栅和出射端光栅，所述入射端光栅和出射端光栅设置于平板波导(4)上，且所述入射端光栅和出射端光栅成镜像关系；所述入射端光栅包括第一反射型体全息光栅(2)、第二反射型体全息光栅(3)，而所述出射端光栅包括第三反射型体全息光栅(5)、第四反射型体全息光栅(6)，其中：所述平面光源(1)用于对第一反射型体全息光栅(2)发射原始光束；所述第一反射型体全息光栅(2)用于将平面光源(1)发射的原始光束直接发射给第二反射型体全息光栅(3)，同时对经过第一次布拉格衍射后的光束进行第二次布拉格衍射，同时将经过第二次布拉格衍射后的光束发射给平板波导(4)；所述第二反射型体全息光栅(3)用于对第一反射型体全息光栅(2)发射的原始光束进行第一次布拉格衍射，并将经过第一次布拉格衍射的光束发射给第一反射型体全息光栅(2)；所述平板波导(4)用于对第二次布拉格衍射后的光束进行全反射，并将全反射后的光束发送给第三反射型体全息光栅(5)；所述第三反射型体全息光栅(5)对全反射后的光束进行第三次布拉格衍射，该第三次布拉格衍射是对全反射后的光束进行第一次布拉格衍射还原，并将经过第三次布拉格衍射的光束发射给第四反射型体全息光栅(6)；所述第四反射型体全息光栅(6)对经过第三次布拉格衍射的光束进行第四次布拉格衍射，该第四次布拉格衍射是对全反射后的光束进行第二次布拉格衍射还原，并将经过第四次布拉格衍射的光束发射出去；所述第一反射型体全息光栅(2)、第二反射型体全息光栅(3)、第三反射型体全息光栅(5)以及第四反射型体全息光栅(6)的折射率分别满足：其中，n₁表示第二反射型体全息光栅的折射率，n₂表示第一反射型体全息光栅的折射率，n₃表示第三反射型体全息光栅的折射率，n₄表示第四反射型体全息光栅的折射率，n₀表示反射全息光栅的平均折射率，Δn表示折射率调制度，K表示光栅矢量，表示第一反射型体全息光栅(2)的倾角，表示第二反射型体全息光栅(3)的倾角，表示第三反射型体全息光栅(5)的倾角，表示第四反射型体全息光栅(6)的倾角,(x₁,y₁)为第一坐标系中的点，(x₂,y₂)为第二坐标系中的点，(x₃,y₃)为第三坐标系中的点，(x₄,y₄)为第四坐标系中的点；在沿第二反射型体全息光栅到第一反射型体全息光栅的切面内，以平行于平面光源(1)发射的光束的直线为Y₁轴，垂直于该Y₁轴的直线为X₁轴，以第二反射型体全息光栅内的任一一点O₁为原点建立坐标系X₁O₁Y₁，该坐标系为第一坐标系；以平行于平面光源(1)发射的光束的直线为Y₂轴，垂直于该Y₂轴的直线为X₂轴，以第一反射型体全息光栅内的任一一点O₂为原点建立坐标系X₂O₂Y₂，该坐标系为第二坐标系；以平行于平面光源(1)发射的光束的直线为Y₃轴，垂直于该Y₃轴的直线为X₃轴，以第三反射型体全息光栅内的任一一点O₃为原点建立坐标系X₃O₃Y₃，该坐标系为第三坐标系；以平行于平面光源(1)发射的光束的直线为Y₄轴，垂直于该Y₄轴的直线为X₄轴，以第四反射型体全息光栅内的任一一点O₄为原点建立坐标系X₄O₄Y₄，该坐标系为第四坐标系；其光路为：平面光源(1)所发射的一束原始光束进入到第一反射型体全息光栅(2)中，原始光束在第一反射型体全息光栅(2)中不发生任何衍射，原始光束通过第一反射型体全息光栅(2)进入到第二反射型体全息光栅(3)中，并在第二反射型体全息光栅(3)中发生第一次布拉格衍射，发生第一次布拉格衍射后的光束再一次进入到第一反射型体全息光栅(2)中，并在第一反射型体全息光栅(2)中发生第二次布拉格衍射，发生第二次布拉格衍射后的光束进入到平板波导(4)中，然后在平板波导(4)中发生全反射，全反射后的光束进入到第三反射型体全息光栅(5)中，在第三反射型体全息光栅(5)中发生第三次布拉格衍射，发生第三次布拉格衍射后的光束进入到第四反射型体全息光栅(6)中，在第四反射型体全息光栅(6)中发生第四次布拉格衍射，随后将第四次布拉格衍射后的光束发射出去；平面光源(1)发射波长λ的原始光束垂直射入第一反射型体全息光栅(2)中，不发生任何衍射；原始光束随后垂直射入第二反射型体全息光栅(3)中，在第二反射型体全息光栅(3)中发生第一次布拉格衍射，第一次布拉格衍射角度为第一次布拉格衍射后的光束再一次进入第一反射型体全息光栅(2)中，在第一反射型体全息光栅(2)中发生第二次布拉格衍射，第二次布拉格衍射角度为经过第二次布拉格衍射后的光束进入平板波导(4)，在平板波导(4)中发生全反射，全反射的入射角度为全反射后的光束进入到第三反射型体全息光栅(5)中，在第三反射型体全息光栅(5)中发生第三次布拉格衍射，发生第三次布拉格衍射后的光束进入到第四反射型体全息光栅(6)中，在第四反射型体全息光栅(6)中发生第四次布拉格衍射，随后将第四次布拉格衍射后的光束发射出去，进入人眼(7)中；其中，表示第一反射型体全息光栅(2)的倾角，表示第二反射型体全息光栅(3)的倾角；平面光源(1)发射波长λ的原始光束向右倾斜射入第一反射型体全息光栅(2)时，第一次布拉格衍射角度为第二次布拉格衍射角度为此时倾斜角α须满足条件平面光源(1)发射波长λ的原始光束向左倾斜射入第一反射型体全息光栅(2)时，第一次布拉格衍射角度为第二次布拉格衍射角度为此时倾斜角α须满足条件α为光束的倾斜角度。